中国C919获重大突破,新航发推力将增加2倍

北京时间1月2日,据中国央视新闻报道,与C919客机配套的长江-1000发动机研制取得最新进展,钛铝合金低压涡轮叶片已经通过振动疲劳考核,正准备装机考核。

这将是继2017年12月长江-1000首台样机完成装配,2018年5月17日发动机首次点火以来,该发动机在研发上取得的又一里程碑。

报道称,除了长江-1000外,为CR929中俄大客准备的长江-2000涡扇也在攻关中,该发动机是长江-1000的发展型号,推力将从长江-1000的13吨增加到35吨,计划在2030年之后装备CR929。

据了解,现代涡扇发动机的高压压气机和低压涡轮叶片大都采用镍基合金材料制造,这种合金虽能承受650度至1,000度的高温,但随着发动机性能不断提高,压气机和涡轮级数的减少使单级叶片负荷不断增大,镍基合金材料已经发展到极限,难以进一步提高。

近年来。中国新型钛铝合金(TiAl)材料开始异军突起,这种新型材料具有低密度、高弹性模量、耐高温等优点,非常适用于制造高压压气机和低压涡轮叶片,但由于加工难度高,实用化进展很慢。

报道称,中科院金属研究所在“十三五”期间经过攻关,研制出了钛铝合金的氧化钇陶瓷材料一体浇铸成形工艺,成功为长江-1000制造出了具有世界先进水平的耐900度高温的叶片。据估计,长江-1000的高压压气机和低压涡轮在更换了新型钛铝合金叶片之后有望整体减重200千克,有效提高发动机推重比,降低油耗。

中科院金属研究所研究员杨锐表示,“航空发动机是飞机的心脏,而发动机里边难度最大的是叶片。为了减轻叶片重量,我们用钛铝它的密度只有4.0,来取代更重的镍基高温合金,它的比重是它的两倍是8,如果这样做了,能实现飞机的(发动机)涡轮盘和涡轮叶片的大幅度减重,能够大幅度提高飞机的效率。”

中科院金属研究所研究员崔玉友则指出,它的尺寸(精度)对发动机效率影响非常大,这一个叶片上可能要有几百个尺寸(要求),必须要保证每个尺寸都满足要求,这个过程控制管理也是非常重要的。

除中科院金属研究所之外,南京理工大学陈光教授团队也在2019年10月宣布攻克钛铝单晶合金叶片制造难题,叶片寿命优于美国同类产品1个至2个数量级。

中国在钛铝合金先进材料上的技术突破,标志着国产先进航发即将迎来井喷局面。此外,钛铝合金在中国国产多种先进军用发动机上也有广阔用用场景,将成为首选先进材料来全面提高其性能表现。

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